KR100571909B1 - 화상투사장치 - Google Patents

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Abstract

높은 광효율을 달성함과 아울러, 분해능을 높일 수 있도록 된 구조의 화상투사장치가 개시되어 있다. 이 개시된 화상투사장치는 광을 생성 투사하는 광원과; 광원 쪽에서 입사되는 광 중 일 편광의 광을 투과시키는 편광소자와; 입사광으로부터 칼라 화상을 생성하는 화상생성수단과; 화상생성수단에서 생성된 화상을 편향시키는 광편향소자와; 화상생성수단에서 형성되고, 광편향소자에서 편향된 화상이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

화상투사장치{Projection type image display apparatus}
도 1은 종래 화상투사장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 화상투사장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
도 3은 도 2에 도시된 화상생성수단의 광학적 배치를 발췌하여 보인 개략적인 도면.
도 4는 도 2의 광편향소자를 보인 개략적인 도면.
도 5는 도 2의 화상생성수단에 의해 생성된 화상의 칼라별 패턴을 보인 도면.
도 6a, 도 6b 및 도 6c 각각은 광편향소자의 구동에 따른 스크린에 형성되는 칼라화상의 변동위치를 보인 도면.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 화상투사장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
도 8은 도 7의 화상생성수단의 광학적 배치를 발췌하여 보인 개략적인 도면.
도 9는 도 8의 A-A선에서 바라본 화상을 보인 개략적인 도면.
도 10은 도 8의 B-B선에서 바라본 화상을 보인 개략적인 도면.
도 11a 내지 도 11d 각각은 제2실시예에 따른 화상투사장치의 광편향소자의 구동에 따른 스크린에 형성되는 화상의 변동위치를 보인 도면.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 화상투사장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
도 13은 제3실시예에 따른 화상투사장치의 광편향소자의 구동에 따른 스크린에 형성되는 화상의 변동위치를 보인 도면.
도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 화상투사장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
도 15는 제4실시예에 따른 화상투사장치의 광편향소자의 구동에 따른 스크린에 형성되는 화상의 변동위치를 보인 도면.
도 16은 본 발명의 제5실시예에 따른 화상투사장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
도 17은 본 발명의 제6실시예에 따른 화상투사장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110...광원 120...편광소자
130...화상생성수단 131...디스플레이소자
135...색분리수단 140...광편향소자
150...제1광편향소자 160...제2광편향소자
170...투사렌즈유니트 180...스크린
본 발명은 디스플레이소자에서 형성된 화상을 광원에서 조사된 광을 이용하여 스크린에 맺히도록 함으로써 영상을 제공하는 화상투사장치에 관한 것으로서, 상세하게는 높은 광효율을 달성하고, 분해능을 높일 수 있도록 됨과 아울러 입체화상을 구현할 수 있도록 된 화상투사장치에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 화상투사장치는 광을 생성/조사하는 광원(10)과, 입사된 백색광을 적색, 청색, 녹색광으로 분기시키는 제1 및 제2이색미러(42)(44)와, 분기된 각 칼라에 대응되는 화상을 형성하는 투과형 제1 내지 제3디스플레이소자(51, 53, 55)와, 이 제1 내지 제3디스플레이소자(51, 53, 55) 각각에서 형성된 화상을 합성하는 칼라프리즘(60)과, 이 합성된 화상을 확대 투과시키는 투사렌즈유니트(70) 및, 스크린(80)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 광원(10)과 제1이색미러(42) 사이의 광로 상에는 입사광을 혼합하여 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(51, 53, 55) 각각에 균일광이 입사되도록 하는 파리눈렌즈 어레이(20)와, 일 편광성분의 광만이 투과되도록 하는 편광자(31) 및, 상기 편광자(31)를 투과한 광을 집속시키는 수속렌즈(41)가 더 구비된다.
이와 같이 구성된 종래의 화상투사장치는 칼라 화상을 구현하기 위하여 3매의 디스플레이소자를 채용하므로 그 광학적 구성이 복잡하다. 또한, 편광자를 이용하여 일 편광성분의 광만을 유효광으로 이용하고, 이 편광자를 투과한 광을 제1 및 제2이색미러를 통하여 세 경로로 분기하여 사용함으로써, 광효율이 저하되는 문제 점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 홀로그램 칼라필터렌즈를 이용하여 칼라화상을 구현하여 광의 밝기가 개선되고, 광편향소자를 이용하여 분해능이 향상되도록 됨과 아울러, 입체영상을 구현할 수 있도록 된 화상투사장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 화상투사장치는, 광을 생성 투사하는 광원과; 상기 광원 쪽에서 입사되는 광 중 일 편광의 광을 투과시키는 편광소자와; 입사광으로부터 칼라 화상을 생성하고 이를 입사광의 경로와 다른 경로로 반사시키는 반사형 화상생성수단과; 상기 화상생성수단에서 반사된 화상을 편향시키는 광편향소자와; 상기 화상생성수단에서 형성되고, 상기 광편향소자에서 편향된 화상이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 화상투사장치는 광을 생성 투사하는 광원과; 상기 광원 쪽에서 입사되는 광 중 일 편광의 광을 투과시키는 편광소자와; 입사광으로부터 화상을 생성하고, 이 생성된 화상을 반사시키는 반사형 화상생성수단과; 상기 편광소자와 상기 화상생성수단 사이의 경로 상에 마련되어, 편광방향에 따라 입사광의 진행경로를 변환하는 편광빔스프리터와; 상기 화상생성수단에서 반사되고, 상기 편광빔스프리터를 경유하여 입사된 화상을 편향시키는 광편향소자와; 상기 광편향소 자에서 편향된 화상이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 화상투사장치는 광을 생성 투사하는 광원과; 상기 광원 쪽에서 입사되는 광 중 일 편광의 광을 투과시키는 편광소자와; 입사광으로부터 화상을 생성하고, 이 생성된 화상을 투과시키는 투과형 화상생성수단과; 상기 화상생성수단을 투과한 화상을 편향시키는 광편향소자와; 상기 광편향소자에서 편향된 화상이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 화상투사장치는 광을 생성 투사하는 광원과; 상기 광원 쪽에서 입사되는 광 중 일 편광의 광을 투과시키는 편광소자와; 각 화소별로 독립적으로 구동되어, 입사된 광으로부터 화상을 생성하는 디스플레이소자와; 상기 디스플레이소자의 일면에 부착되어 상기 디스플레이소자에 의해 생성된 화상을 집속시킬 수 있도록 복수의 렌즈로 이루어진 제1렌즈어레이와; 상기 제1렌즈어레이에 의하여 집속된 화상을 편향시키는 광편향소자와; 상기 광편향소자에서 편향된 화상이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트와; 상기 스크린의 적어도 일면에 부착되어 상기 제1렌즈어레이의 렌즈 수에 대응되는 복수의 렌즈로 이루어진 제2렌즈어레이;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 화상투사장치를 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 화상투사장치는 광을 생성하 고 이 생성된 광을 일 방향으로 광을 조사하는 광원(110)과, 광편향소자(120)와, 반사형 화상생성수단(130)과, 상기 화상생성수단(140)에서 반사된 화상을 편향시키는 광편향소자(140) 및, 상기 화상생성수단(140)에서 반사되고 상기 광편향소자(140)에서 편향된 화상을 스크린(180) 쪽으로 확대 투과시키는 투사렌즈유니트(170)를 포함하여 구성된다.
상기 광원(110)은 크세논, 할로겐 등의 램프와, 이 램프의 일 측에 마련되어 램프에서 조사된 광이 일 방향으로 향하도록 하는 반사경을 포함하여 구성된다. 상기 편광소자(120)는 상기 광원(110) 쪽에서 입사되는 무편광의 광 중 일 편광의 광을 투과시킨다. 그러므로, 상기 편광소자(120)는 입사광 중 일 편광의 광이 상기 반사형 화상생성수단(130)으로 향하도록 한다.
상기 반사형 화상생성수단(130)은 입사광으로부터 칼라 화상을 생성하고 이를 입사광의 경로와 다른 경로로 반사시킨다. 도 3을 참조하면, 상기 반사형 화상생성수단(130)은 색분리수단(135)과, 이 색분리수단(135)에서 분리된 각 칼라의 광으로부터 화상을 생성하여 반사시키는 반사형 디스플레이소자(131)를 포함한다. 상기 색분리수단(135)은 상기 디스플레이소자(131)의 일면에 마주하게 형성되는 것으로 입사광을 소정 파장영역에 따라 분리하고, 이 분리된 광이 서로 다른 각도로 진행하도록 한다. 이를 위하여, 상기 색분리수단(135)은 홀로그램 패턴(136)과, 렌즈어레이(137)를 포함한다. 상기 홀로그램 패턴(136)은 상기 편광소자(120)를 투과한 일 편광의 백색광 즉, 적색(R), 녹색(G) 및, 청색(B)이 혼합된 백색광(R+G+B)을 각 칼라별로 다른 각도로 회절 투과시킨다. 그리고, 상기 렌즈어레이(137)는 상기 홀 로그램패턴(136)을 회절 투과한 각 칼라의 광을 상기 디스플레이소자(131)의 각 화소(133)에 집속시킨다.
상기 디스플레이소자(131)의 각 화소(133)에서 반사된 화상은 발산된 채로 상기 렌즈어레이(137)에 입사되며, 상기 렌즈어레이(137)에서 집속되어 평행광이 된 채로 상기 홀로그램패턴(137)을 직진 투과하여 상기 광편향소자(140)에 입사된다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 광편향소자(140)는 상기 스크린(180)의 일 화소영역에 상기 디스플레이소자(130)에서 생성된 각 칼라의 화상이 순차로 맺히도록 하기 위한 것으로, 제1 및 제2광편향소자(150)(160)를 포함한다.
상기 제1광편향소자(150)는 상기 디스플레이소자(130)에서 반사된 화상을 일차로 편향 투과시키기 위한 것으로, 소정 간격 이격된 채로 배치되며 입사광을 투과시킬 수 있도록 된 한 쌍의 제1 및 제2투명전극판(151)(155)과, 상기 제1 및 제2투명전극판(151)(155) 사이에 개재된 제1액정(153)과, 상기 제1 및 제2투명전극판(151)(155)에 전압을 선택적으로 인가하는 제1전원을 포함한다. 상기 제1전원은 제1전압원(157)과, 제1스위치(159)를 포함한다. 따라서, 상기 제1스위치(159)가 온(0N) 상태를 유지하는 경우, 상기 제1전압원(157)에서 제공되는 전압을 상기 제1 및 제2투명전극판(151)(155) 각각에 인가하여 상기 제1액정(153)의 배열방향을 제1스위치(159)가 오프(OFF) 상태와 다른 배열방향을 갖도록 바꾸어준다. 따라서, 상기 제1투명전극판(151)에 비스듬히 입사된 광은 상기 전원의 인가유무에 따라 서로 다른 각도로 상기 제2투명전극판(155)을 투과한 다.
상기 제2광편향소자(160)는 상기 제1광편향소자(150)를 투과한 화상을 재차 편향시키기 위한 것으로, 소정 간격 이격된 채로 배치되며 입사광을 투과시킬 수 있도록 된 한 쌍의 제3 및 제4투명전극판(161)(165)과, 상기 제3 및 제4투명전극판(161)(165) 사이에 개재된 제2액정(163)과, 상기 제3 및 제4투명전극판(161)(165)에 전압을 선택적으로 인가하는 제2전원을 포함한다. 상기 제2전원은 제2전압원(167)과, 제2스위치(169)를 포함한다. 따라서, 상기 제2스위치(169)가 온(0N) 상태를 유지하는 경우, 상기 제2전압원(167)에서 제공되는 전압을 상기 제3 및 제4투명전극판(161)(165) 각각에 인가하여 상기 제2액정(163)의 배열방향을 제2스위치(169)가 오프(OFF) 상태와 다른 배열방향을 갖도록 바꾸어준다. 따라서, 상기 제3투명전극판(161)에 비스듬히 입사된 광은 상기 전원의 인가유무에 따라 서로 다른 각도로 상기 제4투명전극판(165)을 투과한다.
따라서, 상기한 바와 같이 광편향소자로서 제1 및 제2광편향소자(151)(160)를 채용한 경우는 그 구동상태에 따라 입사된 화상의 진행경로를 4경로 즉 "00", "01", "10" "11"로 향하도록 바꾸어 줄 수 있어서, 상기 스크린(180)의 일 화소영역에 상기 디스플레이소자(131)에 의해 형성된 각 칼라의 화상이 순차로 맺히도록 할 수 있다.
이를 도4, 도 5 및, 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 5는 도 2의 화상생성수단에 의해 생성된 화상의 칼라별 패턴을 보인 도면으로, 상기 색분리수단(도2의 135)에 의해 분리된 각 칼라의 화상이 스트라이프 상으로 순 차로 생성된다.
이와 같이, 순차로 생성된 화상은 상기 제1 및 제2광편향소자(150)(160)의 구동상태에 따라 그 경로가 바뀌게 된다. 예컨대, 제1광편향소자(150)는 오프(OFF)되고 제2광편향소자(160)는 온(ON)되어, 광경로가 "01"을 선택한 경우는 도 6a에 도시된 바와 같이 각 화소에 대한 칼라 배열이 청색(B), 녹색(G), 적색(R) 순으로 배열된다. 한편, 제1광편향소자(150)가 온(ON)되고 제2광편향소자(160)가 오프(OFF)된 경우는 광경로가 "10"을 선택하게 되며, 이 경우는 도 6b에 도시된 바와 같이 각 화소에 대한 칼라 배열이 R, B, G의 순으로 된다. 그리고, 제1 및 제2광편향소자(150)(160)가 모두 온(ON)된 경우는 광경로가 "11"을 선택하게 되며, 도 6c에 도시된 바와 같이 각 화소에 대한 칼라 배열의 G, R, B의 순으로 된다. 그러므로, 상기 제1 및 제2광편향소자(150)(160)의 구동에 따라 각 화소영역에 대하여 순차로 R, G, B 칼라가 맺히도록 하여, 각 화소에서 풀 칼라(full color)의 화상 구현이 가능하다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 화상투사장치는 광원(210)과, 편광소자(220)와, 편광빔스프리터(230)와, 반사형 화상생성수단(240)과, 광편향소자(250)와, 상기 광편향소자(250)에서 편향된 화상이 스크린(280)으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트(270)를 포함한다. 여기서, 상기 광원(210), 편광소자(220) 및, 투사렌즈유니트(270)는 도 2를 참조하여 설명된 본 발명의 제1실시예에 따른 동일 부재명의 구성요소와 실질적으로 동일하므로 그 자세한 설명을 생략한다.
상기 반사형 화상생성수단(240)은 입사광으로부터 화상을 생성하고 이를 상기 편광빔스프리터(230) 쪽으로 반사시킨다. 도 8을 참조하면, 상기 화상생성수단(240)은 반사형 디스플레이소자(245)와, 상기 디스플레이소자(245) 전방에 설치된 렌즈어레이(241)를 포함한다. 상기 디스플레이소자(245)는 각각 독립적으로 구동되며, 이차원 배열의 복수의 화소로 구성된다. 이 디스플레이소자(245)는 각 화소별로 독립적으로 구동되어, 상기 편광빔스프리터(230)에서 분리되어 입사된 광으로부터 화상을 생성하여 상기 편광빔스프리터(230) 쪽으로 반사시킨다. 상기 렌즈어레이(241)는 상기 디스플레이소자(245)에서 생성된 화소의 크기를 재구성하기 위한 것으로, 상기 광원(도 7의 210)쪽에서 상기 디스플레이소자(245)로 향하는 광을 화소 단위로 집속하여 상기 디스플레이소자(245)의 각 화소에 집속시킴과 아울러, 상기 디스플레이소자(245)에서 반사된 발산광을 집속시킨다.
도 9 및 도 10 각각은 도 8의 A-A선과, B-B선 각각에서 바라본 화상을 개략적으로 보인 도면이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 디스플레이소자를 통하여 최소의 크기로 구현할 수 화소 크기를 렌즈어레이를 통하여 보다 작게 할 수 있다. 이에 따라 상기 렌즈어레이에 의해 집속된 화상이 스크린(280)에 맺히도록 함과 아울러, 상기 광편향소자(250)를 통하여 화소영역에 대한 화상의 맺히는 위치를 변동시킴으로써 고 해상도의 고 분해능을 가지는 화상을 구현할 수 있다.
상기 편광빔스프리터(230)는 상기 편광소자(220)와 상기 화상생성수단(240) 사이의 경로 상에 마련되어, 편광방향에 따라 입사광의 진행경로를 변환한다. 즉 상기 화상생성수단(240)에서 편광변환된 광 중 화상에 대응되는 광만이 상기 광편 향소자(250) 쪽으로 향하도록 한다.
상기 광편향소자(250)는 상기 화상생성수단(240)에서 반사되고, 상기 편광빔스프리터(230)를 경유하여 입사된 화상을 편향시킨다. 이 광편향소자(250)는 입사된 화상을 일차로 편향 투과시키는 제1광편향소자와, 이 제1광편향소자에 의해 편향된 광을 재차 편향시키는 제2광편향소자로 구성된다. 이 제1 및 제2광편향소자 각각의 구성된 도 4를 참조하여, 설명된 일 실시예에 따른 제1 및 제2광편향소자(150)(160)의 구성과 실질적으로 동일하므로 그 자세한 설명을 생략한다.
한편, 본 실시예에 따른 광편향소자(250)를 이루는 제1 및 제2광편향소자는 그 광학적 배치에 있어서, 제1실시예의 제1 및 제2광편향소자와 구별된다. 즉, 본 실시예에 따른 제1광편향소자와 제2광편향소자의 광학적 배치는 각 편향소자에서 편향된 광의 편향방향이 서로 직교하도록 배치된다. 따라서, 제1 및 제2광편향소자의 구동상태에 따라서, 스크린(280)에 맺힌 화상이 도 11a 내지 도 11d에 도시된 바와 같이, 일 화소영역 내에 순차로 위치될 수 있다. 예컨대, 도 11a는 제1 및 제2광편향소자가 모두 오프(OFF)된 경우의 화상의 위치를 나타낸 것이고, 도 11b는 제2광편향소자만이 온(ON)된 상태를 나타낸 것이다. 그리고, 도 11c는 제1광편향소자만이 온 된 상태를 나타낸 것이며, 도 11d는 제1 및 제2광편향소자가 모두 온 된 상태를 나타낸 것이다. 따라서, 렌즈어레이(241)에 의하여 각 화소에 대응되는 화상을 최소화하고, 이 화상을 광편향소자(250)를 통하여 일 화상영역 전체에 걸쳐 순차로 맺히도록 편향시킴으로써, 해상도를 높일 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 화상투사장치는 광원(310)과, 편광소자(320)와, 투과형 화상생성수단(330)과, 광편향소자(340) 및, 상기 광편향소자(340)에서 편향된 화상이 스크린(380)으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트(370)를 포함하여 구성된다. 이 화상투사장치는 제2실시예에 대비하여 볼 때, 화상생성수단(330)을 투과형으로 바꾼 것에 특징이 있는 것으로, 나머지 광학부재들을 제2실시예에서 설명된 동일명의 광학부재들과 실질상 동일 구성 및 기능하므로 그 자세한 설명을 생략한다.
상기 화상생성수단(330)은 입사광으로부터 화상을 생성하고, 이 생성된 화상을 투과시킨다. 이 화상생성수단(330)은 투과형 디스플레이소자(335) 및 이 디스플레이소자(335)와 편광소자(320) 사이의 광로 상에 마련된 렌즈어레이(331)를 포함하여 구성된다. 상기 투과형 디스플레이소자(335)는 각 화소별로 독립적으로 구동되어, 입사된 광으로부터 화상을 생성하여 상기 광편향소자(340) 쪽으로 투과시킨다. 상기 렌즈어레이(331)는 상기 광원(310)쪽에서 상기 디스플레이소자(330)로 향하는 광을 화소 단위로 집속하여 상기 디스플레이소자(330)의 각 화소에 집속시킨다. 이와 같이, 렌즈어레이(331)를 통하여 광을 집속시킴으로써, 작은 크기의 화상을 얻을 수 있다. 이와 같이 얻어진 화상은 상기 광편향소자(340)의 구동에 의하여 편향됨으로써, 도 13에 도시된 바와 같이, 스크린(380)의 서로 다른 위치에 놓일 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 화상투사장치는 광원(410)과, 편광소자(420)와, 투과형 화상생성수단(430)과, 광편향소자(440) 및, 상기 광 편향소자(440)에서 편향된 화상이 스크린(480)으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트(470)를 포함하여 구성된다. 이 화상투사장치는 제3실시예에 대비하여 볼 때, 화상생성수단(330)을 칼라패널로 구현한 점과, 광편향소자(440)의 광학적 배치를 바꾼 것에 특징이 있는 것으로, 나머지 광학부재들을 제3실시예에서 설명된 동일명의 광학부재들과 실질상 동일 구성 및 기능하므로 그 자세한 설명을 생략한다.
상기 화상생성수단(430)은 각 화소별로 독립적으로 구동되어 입사된 광으로부터 칼라 화상을 생성하여 상기 광편향소자(440) 쪽으로 투과시킬 수 있도록 된 칼라필터를 가지는 투과형 디스플레이소자이다. 상기 칼라필터는 액정표시소자의 영역을 구획하여 R, G, B 칼라를 선택적으로 통과시킬 수 있도록 된 것이다. 이와 같이, 하나의 패널로서 칼라화상을 구현할 수 있도록 된 디스플레이소자 자체는 널리 알려져 있으므로 그 자세한 설명은 생략한다.
상기 광편향소자(440)는 제1실시예에 따른 광편향소자(도 2의 140)와 같은 광학적 배치를 가지는 것으로서, 그 구동상태에 따라서 도 15에 도시된 바와 같이 스크린(480)의 일 화소영역에 맺히는 화상이 (B, G, R) -> (G, R, B) -> (R, B, G) 순서로 맺히게 된다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 따른 화상투사장치는 광원(510)과, 편광소자(520)와, 투과형 디스플레이소자(535)와, 이 디스플레이소자(535)의 일면에 마련된 제1렌즈어레이(531)와, 광편향소자(540)와, 상기 광편향소자(540)에서 편향된 화상이 스크린(580)으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트(570) 및 상기 스크린(580)의 적어도 일면에 형성된 제2렌즈어레이(590)를 포함하여 구성된다. 이 화상투사장치는 제4실시예와 대비하여 볼 때, 디스플레이소자의 일면과 상기 스크린의 적어도 일면에 제1 및 제2렌즈어레이(531)(590)를 구비한 점과, 상기 디스플레이소자(535)의 구동방식을 바꾸어 입체 화상을 구현할 수 있도록 된 점에 특징이 있다. 여기서, 나머지 광학부재들을 제4실시예에서 설명된 동일명의 광학부재들과 실질상 동일 구성 및 기능하므로 그 자세한 설명을 생략한다.
상기 제1 및 제2렌즈어레이(531)(590) 각각은 상기 디스플레이소자(535)를 이루는 각 화소(pixel)의 폭에 대응되는 크기를 갖는 복수의 실린드리컬 렌즈(531a)(590a)가 이웃되게 배치된 실린드리컬 렌즈어레이인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제1 및 제2렌즈어레이(531)(590)를 이루는 실린드리컬 렌즈(531a)(590a)는 1대1로 대응되며, 상기 제1렌즈어레이(531)의 일 실린드리컬 렌즈(531a)에 의해 집속된 화상은 이에 대응되는 상기 제2렌즈어레이(590)의 일 실린드리커렌즈(590a)에 통하여 집속된다.
상기 광편향소자(540)는 상기 제1렌즈어레이(531)에 의해 집속된 화상의 위치를 순차로 이동시켜, 상기 제2렌즈어레이(590)를 투과한 광의 진행방향이 순차로 바뀌도록 한다. 그리고, 상기 디스플레이소자(535)는 각 화소를 통하여 생성된 화상이 상기 광편향소자(540)의 편향위치에 대응되게 가변된다. 이에 따라, 상기 스크린(580)에 맺힌 화상은 시청방향에 따라 디스플레이소자(535)에서 가변 생성된 서로 다른 화상을 볼 수 있다. 그러므로, 상기 디스플레이소자(535)에서 생성되는 화상에 있어서, 시청자가 동일 화면으로 지각할 수 있는 시간의 범위 내에서 서로 다른 각도에서 동일 물체를 촬영한 영상신호를 시청자의 좌안과 우안의 위치에 제공함으로써 입체 화상을 구현할 수 있다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 제6실시예에 따른 화상투사장치는 광원(610)과, 편광소자(620)와, 반사형 디스플레이소자(645)와, 이 디스플레이소자(645)의 일면에 마련된 제1렌즈어레이(641)와, 빔스프리터(630)와, 광편향소자(650)와, 상기 광편향소자(650)에서 편향된 화상이 스크린(680)으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트(670) 및 상기 스크린(680)의 적어도 일면에 형성된 제2렌즈어레이(690)를 포함하여 구성된다. 이 화상투사장치는 제5실시예와 대비하여 볼 때, 디스플레이소자(645)를 반사형으로 한 점과, 광원(610)과 디스플레이소자(645) 사이의 광 경로 상에 마련되어 광로를 변환하는 빔스프리터(630)를 구비한 점에 특징이 있다. 여기서, 나머지 광학부재들을 제5실시예에서 설명된 동일명의 광학부재들과 실질상 동일 구성 및 기능하므로 그 자세한 설명을 생략한다.
이와 같이, 반사형 디스플레이소자(645)를 채용한 경우에도 앞서 설명된 투과형 디스플레이소자(535)를 채용한 경우와 마찬가지로, 시청자의 시청위치에 따라 다른 화상을 구현할 수 있어서, 입체 화상의 구현이 가능하다.
상기한 바와 같이, 구성된 본 발명에 따른 화상투사장치는 광편향소자를 이용하여 광원에서 조사된 광을 칼라별로 재배열하여 교번 배치된 파장영역에 따라 구분된 칼라가 스크린에 맺히도록 함으로써, 일 화소영역에 대하여 풀 칼라를 구현할 수 있다. 따라서, 광효율을 높임과 아울러, 분해능을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
또한, 렌즈어레이를 이용하여 일 화소에서 생성된 화상의 크기를 최소화하여 그 화상이 스크린의 일 화소영역에 대해 최소공간을 점유하게 한 후, 광편향소자를 이용하여 그 화상위치를 바꾸어줌으로써 해상도 및 분해능을 높일 수 있다.
그리고, 디스플레이소자와 스크린 각각에 제1 및 제2렌즈어레이를 마련하고, 광편향소자의 편향에 따라 디스플레이소자에서 생성된 화상을 바꾸어줌으로서, 시청자의 시청위치에 따라 다른 화상을 시청함과 아울러, 일 시청자의 좌안상과 우안상을 다르게 함으로써 입체화상을 구현할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (24)

  1. 광을 생성 투사하는 광원과;
    상기 광원 쪽에서 입사되는 광 중 일 편광의 광을 투과시키는 편광소자와;
    입사광으로부터 칼라 화상을 생성하고 이를 입사광의 경로와 다른 경로로 반사시키는 반사형 화상생성수단과;
    스크린의 일 화소영역에 상기 화상생성수단에 의해 형성된 각 칼라의 화상이 순차로 맺히도록, 상기 화상생성수단에서 반사된 화상을 편향시키는 광편향소자와;
    상기 화상생성수단에서 형성되고, 상기 광편향소자에서 편향된 화상이 상기 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  2. 제1항에 있어서, 화상생성수단은,
    입사광을 소정 파장영역에 따라 분리하고, 이 분리된 광이 서로 다른 각도로 진행하도록 하는 색분리수단과;
    각 화소별로 독립적으로 구동되어, 상기 색분리수단에서 분리된 각 칼라의 광으로부터 화상을 생성하여 반사시키는 반사형 디스플레이소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 색분리수단은,
    상기 편광소자를 투과한 일 편광의 광을 각 칼라별로 다른 각도로 회절투과시키는 홀로그램 패턴과;
    이 홀로그램패턴을 회절 투과한 각 칼라의 광을 상기 디스플레이소자의 각 화소에 집속시키는 렌즈어레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광편향소자는,
    상기 화상생성수단에서 반사된 화상을 일차로 편향 투과시키는 제1광편향소자와;
    상기 제1광편향소자에 이웃되게 배치되어, 상기 제1광편향소자를 투과한 광을 재차 편향 투과시키는 제2광편향소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2광편향소자 각각은,
    소정 간격 이격된 채로 배치되며 입사광을 투과시킬 수 있도록 된 한 쌍의 투명전극판과;
    상기 한 쌍의 투명전극판에 선택적으로 전압을 인가하는 전원과;
    상기 투명전극판 사이에 개재되며 상기 투명전극판에 전압의 인가여부에 따라 입사된 광의 진행경로를 바꾸어주는 액정;을 포함하여, 상기 제1 및 제2광편향소자의 액정의 정렬방향에 따라 입사된 화상의 편향방향을 선택할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  6. 광을 생성 투사하는 광원과;
    상기 광원 쪽에서 입사되는 광 중 일 편광의 광을 투과시키는 편광소자와;
    입사광으로부터 화상을 생성하고, 이 생성된 화상을 반사시키는 반사형 화상생성수단과;
    상기 편광소자와 상기 화상생성수단 사이의 경로 상에 마련되어, 편광방향에 따라 입사광의 진행경로를 변환하는 편광빔스프리터와;
    스크린의 각 화소영역의 일 부분에 맺히는 화상이 순차로 상기 화소영역 내의 다른 위치에 맺히도록, 상기 화상생성수단에서 반사된 화상을 편향시키는 광편향소자와;
    상기 광편향소자에서 편향된 화상이 상기 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 화상생성수단은,
    각 화소별로 독립적으로 구동되어, 상기 편광빔스프리터에서 분리되어 입사된 광으로부터 화상을 생성하여 상기 편광빔스프리터 쪽으로 반사시키는 반사형 디스플레이소자와;
    상기 편광빔스프리터와 상기 디스플레이소자 사이의 광로 상에 마련되어, 상기 광원 쪽에서 상기 디스플레이소자로 향하는 광을 화소 단위로 집속하여 상기 디스플레이소자의 각 화소에 집속시키는 렌즈어레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 광편향소자는,
    상기 화상생성수단에서 반사된 화상을 일차로 편향 투과시키는 제1광편향소자와;
    상기 제1광편향소자에 이웃되게 배치되어, 상기 제1광편향소자를 투과한 광을 재차 편향 투과시키는 제2광편향소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1광편향소자는 입사광을 일 방향으로 편향 투과시키도록 배치되며,
    상기 제2광편향소자는 상기 제1광편향소자에 의한 편향방향과 직교하는 방향으로 입사광을 편향 투과시키도록 배치된 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1광편향소자 및 제2광편향소자 각각은,
    소정 간격 이격된 채로 배치되며 입사광을 투과시킬 수 있도록 된 한 쌍의 투명전극판과;
    상기 한 쌍의 투명전극판에 선택적으로 전압을 인가하는 전원과;
    상기 투명전극판 사이에 개재되며 상기 투명전극판에 전압의 인가여부에 따라 입사된 광의 진행경로를 바꾸어주는 액정;을 포함하여, 상기 제1 및 제2광편향소자의 액정의 정렬방향에 따라 입사된 화상의 편향방향을 선택할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  11. 광을 생성 투사하는 광원과;
    상기 광원 쪽에서 입사되는 광 중 일 편광의 광을 투과시키는 편광소자와;
    입사광으로부터 화상을 생성하고, 이 생성된 화상을 투과시키는 투과형 화상생성수단과;
    스크린의 일 화소영역에 상기 화상생성수단에 의해 형성된 각 칼라의 화상이 순차로 맺히도록 하거나 상기 스크린의 각 화소영역의 일 부분에 맺힌 화상이 순차로 상기 화소영역 내의 다른 위치에 맺히도록, 상기 화상생성수단을 투과한 화상을 편향시키는 광편향소자와;
    상기 광편향소자에서 편향된 화상이 상기 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 화상생성수단은,
    각 화소별로 독립적으로 구동되어, 입사된 광으로부터 화상을 생성하여 상기 광편향소자 쪽으로 투과시키는 투과형 디스플레이소자와;
    상기 편광소자와 상기 디스플레이소자 사이의 광로 상에 마련되어, 상기 광원 쪽에서 상기 디스플레이소자로 향하는 광을 화소 단위로 집속하여 상기 디스플레이소자의 각 화소에 집속시키는 렌즈어레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 광편향소자는,
    상기 화상생성수단에서 생성된 화상을 일차로 편향 투과시키는 제1광편향소자와;
    상기 제1광편향소자에 이웃되게 배치되어, 상기 제1광편향소자를 투과한 광을 재차 편향 투과시키는 제2광편향소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1광편향소자는 입사광을 일 방향으로 편향 투과시키도록 배치되며,
    상기 제2광편향소자는 상기 제1광편향소자에 의한 편향방향과 직교하는 방향으로 입사광을 편향 투과시키도록 배치된 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 화상생성수단은,
    각 화소별로 독립적으로 구동되어 입사된 광으로부터 칼라 화상을 생성하여 상기 광편향소자 쪽으로 투과시킬 수 있도록 된 칼라필터를 갖는 투과형 디스플레이소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 광편향소자는,
    상기 화상생성수단에서 생성된 화상을 일차로 편향 투과시키는 제1광편향소자와;
    상기 제1광편향소자에 이웃되게 배치되어, 상기 제1광편향소자를 투과한 광을 재차 상기 제1광편향소자에서 편향된 방향과 같은 방향으로 편향 투과시키는 제2광편향소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  17. 제13항 또는 제16항에 있어서, 상기 제1광편향소자 및 제2광편향소자 각각은,
    소정 간격 이격된 채로 배치되며 입사광을 투과시킬 수 있도록 된 한 쌍의 투명전극판과;
    상기 한 쌍의 투명전극판에 선택적으로 전압을 인가하는 전원과;
    상기 투명전극판 사이에 개재되며 상기 투명전극판에 전압의 인가여부에 따라 입사된 광의 진행경로를 바꾸어주는 액정;을 포함하여, 상기 제1 및 제2광편향소자의 액정의 정렬방향에 따라 입사된 화상의 편향방향을 선택할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  18. 광을 생성 투사하는 광원과;
    상기 광원 쪽에서 입사되는 광 중 일 편광의 광을 투과시키는 편광소자와;
    각 화소별로 독립적으로 구동되어, 입사된 광으로부터 화상을 생성하는 디스플레이소자와;
    상기 디스플레이소자의 일면에 부착되어 상기 디스플레이소자에 의해 생성된 화상을 집속시킬 수 있도록 복수의 렌즈로 이루어진 제1렌즈어레이와;
    상기 제1렌즈어레이에 의하여 집속된 화상을 편향시키는 광편향소자와;
    상기 광편향소자에서 편향된 화상이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트와;
    상기 스크린의 적어도 일면에 부착되어 상기 제1렌즈어레이의 렌즈 수에 대응되는 복수의 렌즈로 이루어진 제2렌즈어레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2렌즈어레이 각각은,
    상기 디스플레이소자를 이루는 각 화소(pixel)의 폭에 대응되는 크기를 갖는 복수의 실린드리컬 렌즈가 이웃되게 배치된 실린드리컬 렌즈어레이인 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 디스플레이소자는,
    입사광으로부터 화상을 생성하고, 이 생성된 화상을 투과시키는 투사형 디스플레이소자 인 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  21. 제18항에 있어서, 상기 디스플레이소자는 입사광으로부터 화상을 생성하고, 이 생성된 화상을 반사시키는 반사형 디스플레이소자로 되고,
    상기 편광소자와 상기 디스플레이소자 사이의 광로 상에 마련되어, 상기 광원쪽에서 입사된 광이 상기 디스플레이소자로 향하도록 하고, 상기 디스플레이소자에서 반사된 광이 상기 광편향소자 쪽으로 향하도록 경로를 변환하는 빔스프리터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  22. 제18항 내지 제21항에 있어서, 상기 광편향소자는 상기 제1렌즈어레이에 의해 집속된 화상의 위치를 순차로 이동시켜, 상기 제2렌즈어레이를 투과한 광의 진행방향이 순차로 바뀌도록 하며,
    상기 디스플레이소자에서 생성된 화상은 상기 광편향소자의 편향위치에 따라가변되어, 상기 스크린에 맺힌 화상의 시청위치에 따라 다른 화상을 볼 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  23. 제18항 내지 제21항에 있어서, 상기 광편향소자는,
    상기 디스플레이소자를 투과한 화상을 일차로 편향 투과시키는 제1광편향소자와;
    상기 제1광편향소자에 이웃되게 배치되어, 상기 제1광편향소자를 투과한 광을 재차 상기 제1광편향소자에서 편향된 방향과 같은 방향으로 편향 투과시키는 제2광편향소자;를 포함하여, 상기 스크린의 일 화소영역에 상기 디스플레이소자에 의해 형성된 각 칼라의 화상이 순차로 맺히도록 된 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제1광편향소자 및 제2광편향소자 각각은,
    소정 간격 이격된 채로 배치되며 입사광을 투과시킬 수 있도록 된 한 쌍의 투명전극판과;
    상기 한 쌍의 투명전극판에 선택적으로 전압을 인가하는 전원과;
    상기 투명전극판 사이에 개재되며 상기 투명전극판에 전압의 인가여부에 따라 입사된 광의 진행경로를 바꾸어주는 액정;을 포함하여, 상기 제1 및 제2광편향소자의 액정의 정렬방향에 따라 입사된 화상의 편향방향을 선택할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 화상투사장치.
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